|
|
Rovnice vedení tepla ve fyzice planetek a meteoroidů
Pohl, Leoš ; Brož, Miroslav (vedoucí práce) ; Vokrouhlický, David (oponent)
Negravitační síly, které jsou způsobeny tepelnou emisí fotonů, mohou v dlouhodobém měřítku do značné míry změnit oběžné dráhy a rotaci asteroidů. K vyčíslení těchto sil je nutno vyřešit rovnici vedení tepla v asteroidu. Vytvořili jsme program v jazyce Fortran, který numericky řeší rovnici vedení tepla pomocí metod konečných diferencí a počítá rozložení teploty v systému jednorozměrných tyčí, kterými modelujeme asteroid. Metody jsou porovnávány z hlediska konvergence, přesnosti a výpočetní náročnosti. Výsledky jsou srovnány se zjednodušeným stacionárním analytickým řešením. Z numerických výsledků jsme spočetli negravitační zrychlení a související změnu velké poloosy. Ukázali jsme, že metody konvergují s nárůstem hustoty sítě a vybrali jsme nejlepší metodu. Ukázali jsme, že analytické řešení dává dobrý první odhad amplitudy teploty. Změna velké poloosy testovaných asteroidů, způsobená negravitačními silami, je v řádové shodě s přesnějšími modely a s~pozorovanými hodnotami.
|
|
|
Numerická analýza Hillsova mechanismu
Čížek, Kryštof ; Haas, Jaroslav (vedoucí práce) ; Brož, Miroslav (oponent)
Interakce tří těles je obecně velmi chaotický a těžce řešitelný problém. Případ, kdy dvojhvězda nalétá na třetí, těžší těleso, je speciální konfigurace tohoto problému. Tu zkoumal J. G. Hills ve svých článcích, přičemž při interakci těchto tří těles dojde buďto k úplnému rozpadu systému na tři nevázaná tělesa, k přežití původní dvojhvězdy, nebo nahrazení jedné složky dvojhvězdy těžším tělesem - tzv. výměnná interakce. Pokud dojde k výměnné interakci, je zpravidla nahrazené těleso velkou rychlostí vystřeleno ze systému a tento efekt nazýváme Hillsův mechanismus. V takovém případě má dvojhvězda po interakci zpravidla větší vazebnou energii a je tak odolnější proti případnému dalšímu rozpadu. Hillsovy výsledky jsou ale nedostačující například pro efekty v rámci jádra naší galaxie. Numerickým integrováním jsme modelovali nálety dvojhvězdy na třetí, těžší těleso, čímž jsme mohli Hillsovy výsledky ověřit a rozšířit o počáteční podmínky, které lépe odpovídají situacím v rámci galaktického jádra.
|
|
|
Velké pozdní bombardování v různých místech sluneční soustavy
Zajaček, Michal ; Brož, Miroslav (vedoucí práce) ; Ďurech, Josef (oponent)
Tato práce se zabývá velkým pozdním bombardováním ve sluneční soustavě, které se odehrálo před 4,1 až 3,8 miliardami let. Jedná se o období intenzivních kolizií, jejichž stopy jsou pozorovány na Měsíci a jiných tělesech, především v podobě kráterů nebo impaktních tavenin. První část práce je rešerší o velkém pozdním bombardování se zaměřením na observační důkazy a nedávné dynamické modely. V druhé části testujeme konkrétní dynamický a kolizní model bombardování, a to pomocí míry kráterovaní na různých tělesech sluneční soustavy, což nebylo učiněno dříve v takovém rozsahu. K tomuto účelu jsme použili symplektický integrátor SyMBA, kolizní kód Boulder a různé škálovací zákony projektil/kráter. Diskutujeme zdroje nejistot pozorování i nejistot modelů. Naše výsledky navíc využíváme k omezení rozdělení velikostí primordiální populace komet.
|
|
| |
|
|
Dynamické procesy v prstencích Jupiteru a Saturnu
Řehák, Matyáš ; Brož, Miroslav (vedoucí práce) ; Hanuš, Josef (oponent)
Obsahem práce je přehled dynamických procesů projevujících se v prstencích Jupiteru a Saturnu. Práce je rozdělena do tří kapitol, přičemž v první jsou popsány pozorované orbitální a fyzikální vlastnosti prstenců. Ve druhé diskutujeme fyzikální procesy formující prstence. Do popisovaných jevů patří slapové rozpady, vzájemné kolize částic prstenců, nárazy meteoroidů a balistický transport. Také jsou rozebrány jevy elektromagnetické - Poyntingův-Robertsonův jev, Lorentzovy rezonance, unášení plazmatem a tlak záření. Dalším typem jevů je rezonanční gravitační vliv satelitů, pastýřské měsíce a také kolektivní dynamika částic prstenců, jež se projevuje tvorbou spirálních vln. Ve třetí kapitole je uveden přehled různých teorií vzniku prstenců Saturnu. Modely vzniku lze rozdělit do tří kategorií - rozpad měsíce, rozpad cizího tělesa a vznik z protolunární hmoty. V současné době se varianta rozpadu velkého diferencovaného měsíce jeví jako nejpravděpodobnější.
|
|
|
Simulations of asteroid collisions using a hybrid SPH/N-body approach
Ševeček, Pavel ; Brož, Miroslav (vedoucí práce) ; Kobayashi, Hiroshi (oponent) ; Schäfer, Christoph M. (oponent)
Výzkum srážek asteroidů je zásadní pro pochopení vzniku a vývoje Sluneční soustavy. K interpretaci pozorování více než 100 rodin asteroidů se využívá nu- merických simulací. V této práci používáme metodu shlazených částic (SPH), která umožňuje detailně popsat impakt, šíření rázové vlny, fragmentaci aster- oidu, výhoz fragmentů a reakumulaci vlivem gravitace a vzájemných kolizí. Vzh- ledem k tomu, že příslušná časová škála může dosáhnout doby oběhu tělesa, je metoda SPH často spojena s N-částicovým integrátorem, který nahrazuje hy- drodynamiku za detekci kolizí. V první části práce popisujeme použité num- erické metody a jejich implementaci v novém kódu OpenSPH. Důkladně také kód testujeme, používáme přitom analytická řešení a laboratorní experimenty jako referenci. Dále diskutujeme stabilitu metody a její konvergenci vzhledem k prostorovému rozlišení. V recenzovaných článcích, zahrnutých v této práci, se zaměřujeme na srážky s terči konkrétních velikostí (D = 10 a 100 km). Zk- oumáme závislost na velikosti terče, velikosti projektilu, rychlosti impaktu, im- paktním úhlu a zejména na počáteční rychlosti rotace. Ukazujeme, že rotace může výrazně redukovat efektivní pevnost terče a...
|
|
|
Orbital and collisional dynamics of small bodies
Rozehnal, Jakub ; Brož, Miroslav (vedoucí práce) ; Granvik, Mikael (oponent) ; Delbo, Marco (oponent)
Tato práce se zabývá výzkumem dynamických a kolizních dějů, které ovlivňují po- pulace malých těles Sluneční soustavy. Soustředíme se zejména na rodiny planetek a na Jupiterovy Trojany. O těchto planetkách, librujících v okolí Lagrangeových bodů L4 a L5 soustavy Slunce-Jupiter-planetka, se soudí, že pocházejí z transneptunické oblasti, odkud byly zachyceny během nestability soustavy obřích planet před přibližně 4 miliardami let. Na počátku našich prací jsme v roce 2011 zjistili, že mezi Trojany se nachází jedi- ná výrazná rodina kolizního původu, asociovaná s planetkou (3548) Eurybates. Toto těleso je m.j. jedním z cílů nadcházející mise meziplanetární sondy "Lucy". Podrobná analýza nových vlastních rezonančních elementů, barevných indexů a albed nám spolu se statistickými výpočty umožnila identifikovat dalších pět méně výrazných rodin: Hektor, (9799), Arkesilaos, Ennomos a (247341). Patrně nejpřekvapivějším objevem je identi- fikace první rodiny typu D, asociované s asteroidem (624) Hektor, a to proto, že se z hlediska taxonomie jedná o ta nejprimitivnější tělesa. S využitím výsledků simulací dlouhodobého orbitálního vývoje, ovlivněného chaotickou difuzí, jsme odhadli stáří rodin Eurybates a Hektor na (2.5±1.5) Gy. Metodou hlazených částic (SPH) jsme studovali im- paktní procesy, konrétně kráterování...
|
|
|
Interakce migrujících obřích planet a malých těles sluneční soustavy
Chrenko, Ondřej ; Brož, Miroslav (vedoucí práce)
Změny velkých poloos obřích planet, které proběhly před 4 miliardami let a uvedly sluneční soustavu do její dnešní podoby, podstatně ovlivnily tehdejší populace malých těles sluneční soustavy. Jednou z takových skupin byly i dynamicky stabilní planetky v rezonanci 2:1 středního pohybu s Jupiterem, které setrvávají ve dvou ostrovech fázového prostoru, označovaných A a B, a vykazují životní doby srovnatelné se stářím sluneční soustavy. Původ těchto planetek doposud nebyl vysvětlen. Naším cílem je vypracovat uspokojivou hypotézu jejich původu. Na základě nejnovějších observačních dat aktualizujeme rezonanční populaci a její fyzikální vlastnosti. S použitím N-částicového modelu se sedmi planetami a Jarkovského jevem ukazujeme, že difuze z ostrova A probíhá rychleji než v případě ostrova B. Následně vyšetřujeme: (i) přežívání primordiálních rezonančních planetek a (ii) zachycení populace během planetární migrace, a to v nedávno popsaném scénáři s unikající pátou obří planetou a nestabilitou "skákajícího Jupiteru". Používáme simulace s předepsanou migrací, simulace hladké pozdní migrace a výsledky statisticky vyhodnocujeme pomocí dynamických map. Modelujeme rovněž srážky během uplynulých 4 miliard let. Naším závěrem je, že skupina stabilních planetek vznikla zachycením části hypotetické asteroidální rodiny...
|
|
|
Orbital and internal dynamics of terrestrial planets
Walterová, Michaela ; Běhounková, Marie (vedoucí práce) ; Efroimsky, Michael (oponent) ; Brož, Miroslav (oponent)
Název práce: Orbitální a vnitřní dynamika terestrických planet Autor: Michaela Walterová Katedra: Katedra geofyziky Vedoucí disertační práce: RNDr. Marie Běhounková, Ph.D., Katedra geofyziky Abstrakt: Planety nacházející se v těsné blízkosti své mateřské hvězdy jsou významně ovlivňovány slapovou interakcí. Slapové zatěžování a z něj vyplývající disipace mechanické energie přispívají jak k vnitřní dynamice těchto těles, tak k vývoji jejich oběžné dráhy a rychlosti rotace. Slapová disipace ovšem na parametrech oběžné dráhy a podobě planetárního nitra také sama závisí a její studium tedy nelze oddělit od studia tepelného vývoje planety. V této práci se zabýváme analytickým a numerickým modelováním vzájemné vazby mezi vývojem nitra a oběžné dráhy terestrických exoplanet, se zvláštním důrazem na roli slapů. Vedle obecné studie parametrických závislostí slapového zahřívání a stability spin-orbitálních resonancí se v práci věnujeme spřaženému modelu, s jehož pomocí lze studovat vzájemnou vazbu mezi tepelným vývojem a vývojem oběžné dráhy v soustavách s jednou či dvěma planetami. Vyvinutý model aplikujeme jednak na studium tří jednoplanetárních soustav inspirovaných skutečnými terestrickými exoplanetami, jednak na studium modelové soustavy s probíhajícími Kozaiovými- Lidovovými oscilacemi. Ve dvou dodatečných...
|
|
|
Early phases of formation and evolution of planetary systems
Chrenko, Ondřej ; Brož, Miroslav (vedoucí práce) ; Kley, Wilhelm (oponent) ; Morbidelli, Alessandro (oponent)
Práce se zabývá vývojem drah protoplanet o hmotnosti Země vnořených v jejich mateřském protoplanetárním disku. Našim cílem je prozkoumat vzájemná působení mezi migrací protoplanet vyvolanou gravitací disku, jejich růstem akrecí balvanů, a akrečním ohřevem ovlivňujícím plyn v jejich okolí. Problém je modelován pomocí zářivě-hydrodynamických (RHD) simulací ve 2D a 3D. Výsledky ukazují, že moment akrečního ohřevu, tj. moment síly vyvolaný asymetricky rozloženým zahřátým zředěným plynem poblíž akretujících protoplanet, významně pozměňuje migraci. Způsobuje totiž vybuzení excentricit drah migrujících protoplanet, čímž zabraňuje jejich záchytu v řetězcích rezonancí středního pohybu. Protoplanety následně prodělávají četná blízká přiblížení a jejich vzájemné srážky vedou ke vzniku jader obřích planet. Pro případ, kdy jsou zároveň vybuzeny též sklony drah, dále popisujeme nový mechanismus vzniku binárních planet prostřednictvím opakovaných dvoučásticových a tříčásticových přiblížení s přispěním gravitace disku. Nakonec pomocí 3D RHD simulací ukazujeme komplexní distorzi toku plynu poblíž akretujících protoplanet, která je způsobena baroklinickými perturbacemi a konvekcí. Určité teplotně závislé opacity disku vedou k nestabilitě, která přerozděluje plyn kolem protoplanet a vede k oscilační migraci, sestávající ze...
|
host ::
RSS.